cac-dang-bai-tap-day.thuvienvatly.com.b6087.41634

VẬT LÍ HẠT NHÂN I CẤU TẠO HẠT NHÂN, ĐỘ HỤT KHỐI, NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT Dạng 1: a Cấu tạo hạt nhân:  m p = 1,67262.10 −27 kg  Z proâtoân  −19  q p = +1,6.10 C A  X tạo nên từ  Z mn = 1,67493.10 −27 kg  N = ( A Z ) nơtrô n   q p = : không mang điện  m p = 1,007276u mn = 1,008665u −27 b Đơn vị khối lượng nguyên tử ( u ): 1u = 1,66055.10 kg ⇒  c Các công thức liên hệ: +) Số mol:  µ =   µ =  m  NA ; A: khối lượng mol(g/mol) hay số khối (u)  m = N : khối lượng A  A ⇒  N: số hạ t nhâ n nguyê n tử N  mN A  ;   N = A N A N A = 6,023.1023 nguyên tử/mol d Bán kính hạt nhân: R = 1,2.10 −15 A (m) e Đồng vị : Những hạt nhân có cùng số proton (Z) khác số notron (N) gọi là đồng vị Bài tập: 10 Câu Cho hạt nhân X Hãy tìm phát biểu sai: A Số nơtrôn: B Số prôtôn: C Số nuclơn: 10 D Điện tích hạt nhân: 6e Câu Các chất đồng vị nguyên tố có A khối lượng khác điện tích hạt nhân B số khối khác số nuclôn C điện tích hạt nhân khác số prơtơn D.cùng điện tích hạt nhân khác số nơtrơn 10 Câu Số nguyên tử có 2g Bo : A 4,05.1023 B 6,02.1023 C 1,50.1023 D 2,95.1023 E 3,96.1023 Câu Số nguyên tử có 1g Hêli (He = 4,003) là: A 15,05.1023 B 35,96.1023 C 1,50.1023 D 3,96.1023 Câu Phát biểu sau nói cấu tạo hạt nhân nguyên tử? A Hạt nhân cấu tạo từ nuclơn B Có hai loại nuclôn prôtôn nơtron C Số prôtôn hạt nhân số êlectron nguyên tử D Cả A, B C Câu Phát biểu sau sai nói cấu tạo hạt nhân nguyên tử? A Prôtôn hạt nhân mang điện tích +e B Nơtron hạt nhân mang điện tích - e C Tổng số prôtôn nơtron gọi số khối D A B C sai Câu Phát biểu sau nói nói đồng vị? A Các hạt nhân đồng vị có số Z khác số A B Các hạt nhân đồng vị có số A khác số Z C Các hạt nhân đồng vị có số nơtron D A, B C Câu Phát biểu sau đúng? A Hạt nhân nguyên tử Đặng Thanh Phú A Z X cấu tạo gồm Z nơtron A prôton B Hạt nhân nguyên tử A Z X cấu tạo gồm Z prôton A nơtron C Hạt nhân nguyên tử A Z X cấu tạo gồm Z prôton (A - Z) nơtron D Hạt nhân nguyên tử A Z X cấu tạo gồm Z nơtron (A + Z) prôton Câu Phát biểu sau đúng? A Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ prôton B Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ nơtron C Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ prôton nơtron D Hạt nhân nguyên tử cấu tạo từ prôton, nơtron electron Câu 10 Phát biểu sau đúng? A Đồng vị nguyên tử mà hạt nhân chúng có số khối A B Đồng vị nguyên tử mà hạt nhân chúng có số prơton nhau, số nơtron khác C Đồng vị nguyên tử mà hạt nhân chúng có số nơtron nhau, số prơton khác D Đồng vị nguyên tử mà hạt nhân chúng có khối lượng Câu 11 Đơn vị khối lượng nguyên tử u A khối lượng hạt nhân nguyên tử Hyđrô B khối lượng nguyên tử Hyđrô khối lượng đồng vị Cacbon 12 238 Câu 12 Hạt nhân 92 U có cấu tạo gồm: C A 238p 92n; B 92p 238n; 12 C D khối lượng hạt nhân đồng vị Cacbon 12 C 238p 146n; 12 C D 92p 146n DẠNG 2: XÁC ĐỊNH ĐỘ HỤT KHỐI, NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT, NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT RIÊNG Phương pháp: + Sử dụng cơng thức tính độ hụt khối: ∆m = m0 – m Trong m0 = Zmp + Nmn = Zmp + (A-Z)mn khối lượng nuclôn , m khối lượng hạt nhân X + Năng lượng liên kết Wlk = ∆m.c2 = (m0-m)c2 + Năng lượng liên kết riêng (là lượng liên kết tính cho nuclôn): ε = Wlk A + Chuyển đổi đơn vị từ uc2 sang MeV: uc2 = 931,5MeV Lưu ý: * Năng lượng liên kết riêng lớn hạt nhân bền vững * H.nhân có số khối khoảng từ 50 đến 70, n.lượng liên kết riêng chúng có giá trị lớn vào khoảng 8,8 MeV/nu Bài tập: 232 Bài Khối lượng hạt nhân 90Th mTh = 232,0381(u), biết khối lượng nơtrôn m n=1,0087 (u) khối 232 lượng prôtôn mp = 1,0073 (u) Độ hụt khối hạt nhân 90Th A 1,8543 (u) B 18,543 (u) C 185,43 (u) D 1854,3 (u) 10 Bài Khối lượng hạt nhân Be 10,0113 (u), khối lượng nơtrôn m n = 1,0086 (u) khối lượng prôtôn mp = 1,0072 (u) 1u = 931 MeV/c2 Năng lượng liên kết hạt nhân 104 Be A 64,332 (MeV) B 6,4332 (MeV) C 0,64332 (MeV) D 6,4332 (MeV) Bài Cho biết mp = 1,0073u ; mn = 1,0087u ; mD = 2,0136u ; 1u = 931 MeV/c2 Tìm lượng liên kết nguyên tử Đơtêri 21 H A 9,45 MeV B 2,23 MeV C 0,23 MeV D Một giá trị khác Bài Hạt nhân α ( He ) có khối lượng 4,0015u, biết số Avôgađrô N A = 6,02.1023mol-1, 1u = 931MeV/c2 Các nuclon kết hợp với tạo thành hạt α, lượng tỏa tạo thành 1mol khí Heli (mp = 1,0073u ; mn = 1,0087u) A 2,7.1012J B 3,5.1012J C 2,7.1010J D 3,5.1010J Bài Biết khối lượng hạt nhân m C = 12,000u; mα = 4,0015u; mp = 1,0073u; mn = 1,0087u 1u = 12 931MeV/c2 lượng cần thiết tối thiểu để chia hạt nhân C thành ba hạt theo đơn vị Jun A 6,7.10-13J B 6,7.10-15J C 6,7.10-17J D 6,7.10-19J Đặng Thanh Phú Bài Khối lượng hạt nhân 10 Be 10,0113(u); khối lượng proton m p = 1,0073(u) , khối lượng nơ-tron mn = 1,0087(u) ; cho uc ≈ 931 MeV Hãy trả lời câu hỏi sau: 1- Độ hụt khối hạt nhân 104 Be bao nhiêu? A 0,0613(u); B 0,0811(u); C 0,0910(u); D 0,0701(u) 10 2- Năng lượng liên kết hạt nhân Be bao nhiêu? A 65,2631 MeV; B 64,233 MeV; C 46,0627 MeV; D 32,1816 MeV 10 3- Năng lượng liên kết riêng hạt nhân Be bao nhiêu? A 16,3158 MeV; B 6,5263 MeV; C 4,0307 MeV; D 5,2845 MeV Bài Một khối lượng prôtôn mp = 1,0073u ; khối lượng nơtrôn m n = 1,0087u ; khối lượng hạt α m α = 4,0015u ; 1u = 931,5 MeV/c2 Năng lượng liên kết riêng 42 He A ≈ 28,4 MeV B ≈ 7,1 MeV C ≈ 1,3 MeV D ≈ 0,326 MeV 235 137 56 Bài Hạt nhân bền vững hạt nhân 92 U ; 55 Cs; 26 Fe; He hạt nhân 235 137 56 A 92 U B 55 Cs C 26 Fe D 24 He Bài 9.Giả sử hai hạt nhân X Y có độ hụt khối số nuclôn hạt nhân X lớn số nuclơn hạt nhân Y A hạt nhân Y bền vững hạt nhân X B hạt nhân X bền vững hạt nhân Y C lượng liên kết riêng hai hạt nhân D lượng liên kết hạt nhân X lớn lượng liên kết hạt nhân Y Bài 10 Phạm vi tác dụng lực tương tác mạnh hạt nhân bao nhiêu: A 10−13 cm B 10−8 cm C 10−10 cm D 10−12 cm 23 -1 Bài 11 Cho số Avôgađrô NA = 6,02.10 mol Số hạt nhân nguyên tử có 100g Iot là: A 3,952.1023 hạt B 4,595.1023 hạt C 4,952.1023hạt D 5,925.1023hạt 23 -1 Bài 12 Biết số Avôgađrô NA = 6,02.10 mol khối lượng hạt nhân xấp xĩ số khối Số proton có 27 0,27g 13 Al A 6,826.1022 B 8,826.1022 C 9,826.1022 D 7,826.1022 II ĐỊNH LUẬT PHÓNG XẠ, ĐỘ PHÓNG XẠ - Số nguyên tử chất phóng xạ cịn lại sau thời gian t N = N t T = N e- l t Số hạt nguyên tử bị phân rã số hạt nhân tạo thành số hạt ( α e- e+) tạo - lt thành: D N = N - N = N (1- e ) Khối lượng chất phóng xạ cịn lại sau thời gian t Trong đó: - m = m0 t T = m0 e- l t N0, m0 số nguyên tử, khối lượng chất phóng xạ ban đầu , T chu kỳ bán rã, l = ln 0, 693 = T T số phóng xạ λ T khơng phụ thuộc vào tác động bên mà phụ thuộc chất bên chất phóng xạ - lt Khối lượng chất bị phân rã xạ sau thời gian t D m = m0 - m = m0 (1- e ) Phần trăm chất phóng xạ bị phân rã: Dm = 1- e- l t m0 Phần trăm chất phóng xạ cịn lại : t m = T = e- l t m0 AN DN A A1 = (1- e- l t ) = m0 (1- e- l t ) NA NA A Trong đó: A, A1 số khối chất phóng xạ ban đầu chất tạo thành N A = 6,022.10-23 mol-1 số Avơgađrơ Lưu ý: Trường hợp phóng xạ β+, β- A = A1 ⇒ m1 = ∆m Độ phóng xạ H Khối lượng chất tạo thành sau thời gian t : m1 = Đặng Thanh Phú Là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu lượng chất phóng xạ, đo số phân rã - giây H = H t T H0 = λN0 độ phóng xạ ban đầu = H e- l t = l N Đơn vị : Becơren (Bq) ; 1Bq = phân rã/giây Curi (Ci) ; Ci = 3,7.10 10 Bq Lưu ý: Khi tính độ phóng xạ H, H0 (Bq) chu kỳ phóng xạ T phải đổi đơn vị giây (s) Quy tắc dịch chuyển phóng xạ A A- + Phóng xạ α ( He ): Z X ® He + Z - 2Y So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi ô bảng tuần hồn có số khối giảm đơn vị A A + Phóng xạ β- ( - e ): Z X ® - e + Z + 1Y So với hạt nhân mẹ, hạt nhân tiến bảng tuần hồn có số khối Thực chất phóng xạ β- hạt nơtrôn biến thành hạt prôtôn, hạt electrơn hạt nơtrinơ: n ® p + e- + v Lưu ý: - Bản chất (thực chất) tia phóng xạ β- hạt electrơn (e-) - Hạt nơtrinô (v) không mang điện, không khối lượng (hoặc nhỏ) chuyển động với vận tốc ánh sáng không tương tác với vật chất A A + Phóng xạ β+ ( e ): Z X ® + e + Z - 1Y So với hạt nhân mẹ, hạt nhân lùi bảng tuần hồn có số khối Thực chất phóng xạ β+ hạt prơtơn biến thành hạt nơtrôn, hạt pôzitrôn hạt nơtrinơ: p ® n + e+ + v Lưu ý: Bản chất (thực chất) tia phóng xạ β+ hạt pơzitrơn (e+) + Phóng xạ γ (hạt phơtơn) Hạt nhân sinh trạng thái kích thích có mức lượng E chuyển xuống mức lượng E đồng thời hc phóng phơtơn có lượng e = hf = = E1 - E2 l BÀI TẬP Chọn câu Trong trình phóng xạ chất, số hạt phóng xạ A giảm theo thời gian B giảm theo đường hypebol C không giảm D giảm theoquy luật hàm số mũ Phóng xạ tượng hạt nhân A Chỉ phát xạ điện từ B Tự phân rã, phát tia phóng xạ biến đổi thành hạt nhân khác C Không tự phát tia phóng xạ D Phóng tia phóng xạ, bị bắn phá hạt chuyển động nhanh Phát biểu sau tia anpha không ? A Tia anpha thực chất hạt nhân nguyên tử heli ( He ) B Khi di qua điện trường hai tụ điện, tia anpha bị lêch phía âm tụ điện C Tia anpha phóng từ hạt nhân với tốc độ tốc độ ánh sáng D Khi khơng khí, tia anpha làm ion hóa khơng khí dần lượng Trong phóng xạ β − hạt nhân A Z ' X biến đổi thành hạt nhân ZA' Y A Z’ = ( Z + ); A’ = A B Z’ = ( Z - ); A’ = A ’ ’ C Z = ( Z + ); A = ( A – ) D Z’ = ( Z - ); A’ = ( A + ) Liên hệ số phân rã λ chu kỳ bán rã T A λ = const T B λ = ln T C λ = const T D λ = const T2 Trong phản ứng hạt nhân khơng có bảo tồn A động B động lượng C lượng toàn phần D điện tích Khi phóng xạ α , so với hạt nhân mẹ hạt nhân vị trí ? A Tiến ô B Tiến ô C lùi ô D Lùi ô 14 Hãy chọn câu Hạt nhân C phóng xạ β − Hạt nhân sinh A 5p 6n B 6p 7n C 7p 7n D 7p 6n Đặng Thanh Phú Kết luận chất tia phóng xạ không đúng? A Tia α, β, γ có chung chất sóng điện từ có bước sóng khác B Tia α dịng hạt nhân nguyên tử C Tia β dòng hạt mang điện D Tia γ sóng điện từ 10 Trong phân rã α , β − γ hạt nhân bị phân rã nhiều lượng xảy phân rã: β− A γ α B C D ba 11 Phát biểu sau không đúng? A Tia α dòng hạt nhân nguyên tử hêli He B Khi qua điện trường hai tụ điện, tia α lệch phía âm C Tia α ion hóa khơng khí mạnh D Tia α có khả đâm xuyên mạnh nên chữa bệnh ung thư 12 Điều sau sai nói tia α A bị lệch xuyên qua điện trường hay từ trường B làm ion hóa chất khí C làm phát quang số chất D có khả đâm xuyên mạnh 13 Phát biểu sau không đúng? A Hạt β + hạt β − có khối lượng B Hạt β + hạt β − phóng từ đồng vị phóng xạ C Khi qua điện trường hai tụ hạt β + hạt β − bị lệch hai phía khác D hạt β + hạt β− phóng có vận tốc (gần vận tốc ánh sáng) 14 Tia β − tính chất sau ? A Mang điện tích âm B Có vận tốc lớn đâm xun mạnh C Bị lệch âm xuyên qua tụ điện D Làm phát quang số chất 15 Chỉ câu sai nói tia γ A Khơng mang điện tích B Có chất tia X C Có khả đâm xuyên lớn D Có vận tốc nhỏ vận tốc ánh sáng 16 Bức xạ sau có bước sóng nhỏ A Tia hồng ngoại B Tia X C Tia tử ngoại D Tia γ 17 Chỉ câu sai câu sau: A Tia α gồm hạt nhân nguyên tử hêli B Tia β + gồm hạt có khối lượng với êlectron mang điện tích nguyên tố dương C Tia β − êlectron nên khơng phải phóng từ hạt nhân D Tia α bị lệch điện trường tia β 18 Tính chất sau khơng phải tính chất chung tia α , β , γ ? A Có khả ion hóa B Bị lệch điện trường từ trường C Có tác dụng lên phim ảnh D Có mang lượng 19 Các tia xếp theo khả xuyên thấu tăng dần ba tia xun qua khơng khí là: A α , β , γ B α , γ , β C β , γ , α D γ , β , α 20 Trong phóng xạ β + , so với hạt nhân mẹ bảng hệ thống tuần hồn hạt hạt nhân có vị trí: A lùi B lùi ô C tiến ô D tiến ô − 21 Trong phóng xạ β , so với hạt nhân mẹ bảng hệ thống tuần hồn hạt hạt nhân có vị trí: A lùi ô B lùi ô C tiến ô D tiến + 22 Trong phóng xạ β hạt prơtơn biến đổi theo phương trình đây? A p → n + e + + v B p → n + e + A Z 23 Hạt nhân nguyên tử nguyên tố A A− Z −2 Y 24 Nếu phóng xạ, hạt nhân A hạt α Đặng Thanh Phú B A Z A− Z −2 Y C p → n + e − + v X bị phân rã α kết xuất hạt nhân nguyên tử: C A−1 Z Y X biến thành hạt nhân nguyên tử B β + D n → p + e − C β − D A Z +1 Y A Z −1 Y hạt nhân ZA X bị phân rã D γ 25 Nếu phóng xạ, hạt nhân A hạt α 27 14 Si chuyển thành A hạt α 234 92 U X biến thành hạt nhân nguyên tử B β + 26 Đồng vị phóng xạ 27 Đồng vị A Z C β − 27 13 A Z +1 Y hạt nhân ZA X bị phân rã D γ Al phóng ra: B β + C β − sau chuỗi phóng xạ α β − biến đổi thành D p 206 82 Pb Số phóng xa α β − chuỗi A phóng xạ α , phóng xạ β − B phóng xạ α , phóng xạ β − C 10 phóng xạ α , phóng xạ β− D 16 phóng xạ α , 12 phóng xạ β− 28 Một nguồn phóng xạ có chu kỳ bán rã T thời điểm ban đầu có N hạt nhân Sau khoảng thời gian T/2, 2T, 3T số hạt nhân lại bằng: A N0 N0 N0 , B N0 N0 N0 , C N0 N0 N0 , 2 D N0 N0 N0 , 16 29 Một lượng chất phóng xạ có khối lượng ban đầu m0 Sau chu kì bán rã khối lượng chất pơhóng xạ lại là: A m0/5 B m0/25 C m0/32 D m0/50 24 24 − 30 11 Na chất phóng xạ β với chu kì bán rã 15 h Ban đầu có lượng 11 Na sau khoảng thời gian chất phóng xạ bị phân rã 75% ? A h B 15 h C 22 h D 30 h 60 − 31 Đồng vị cơban 27 Co chất phóng xạ β với chu kì bán rã T = 5,33 năm Ban đầu lượng Co có khối lượng m0 Sau năm lượng Co bị phân rã phần trăm ? A 12,2% B 27,8% C 30,2% D 42,7% 222 32 Một lượng chất phóng xạ 86 Rn ban đầu có khối lượng 1mg Sau 15,2 ngày độ phóng xạ giảm 93,75% Chu kì bán rã Rn A 4,0 ngày B 3,8 ngày C 3,5 ngày D 2,7 ngày 222 33 Một lượng chất phóng xạ 86 Rn ban đầu có khối lượng 1mg Sau 15,2 ngày độ phóng xạ giảm 93,75% Độ phóng xạ lượng Rn lại A 3,40.1011Bq B 3,88.1011Bq C 3,58.1011Bq D 5,03.1011Bq 210 206 34 Chất phóng xạ 84 Po phát tia α biến đổi thành 82 Pb Chu kỳ bán rã Po 138 ngày Ban đầu có 100g Po sau lượng Po 1g ? A 917 ngày B 834 ngày C 653 ngày D 549 ngày 60 60 35 Chu kỳ bán rã 27 CO năm Sau 10 năm lượng 27 CO có khối lượng gam lại: A 0,75g B 0,5g C 0,25g D 0,1g 36 Chu kỳ bán rã đồng vị phóng xạ T Tại thời điểm ban đầu mẫu chứa N hạt nhân Sau khoảng thời gian 3T mẫu: A lại 25%N0 hạt nhân B bị phân rã 25%N0 hạt nhân C lại 12,5%N0 hạt nhân D bị phân rã 12,5%N0 hạt nhân 90 37 Chu kỳ bán rã 38 Sr 20 năm Sau 80 năm sô phần trăm hạt nhân chưa bị phân rã lại là: A 25% B 12,5% C 50% D 6,25% 38 Trong khoảng thời gian có 75% số hạt nhân ban đầu đồng vị phóng xạ phân rã Chu kỳ bán rã đồng vị là: A B C D 60 39 Chất phóng xạ 27 Co phóng xạ γ có chu kỳ bán rã T = 5,7 năm Để độ phóng xạ H giảm e lần (với Lne = 1) phải cần khoảng thời gian là: A 8,85 năm B năm C 8,22 năm D năm 32 P 40 Trong nguồn phóng xạ 15 với chu kỳ bán rã T = 14 ngày có 10 nguyên tử Bốn tuần lễ trước số nguyên tử 32 15 P nguồn là: A 1012 nguyên tử B 2.108 nguyên tử C 4.108 nguyên tử D 16.108 nguyên tử 131 41 Chất pháng xạ 53 I có chu kỳ bán rã ngày đêm Ban đầu có g chất sau ngày đêm lượng chất bị phân rã là: A 0,92 g B 0,8 g C 0,08 g C 0,69 g Đặng Thanh Phú 131 42 Chất phóng xạ 53 I có chu kì bán rã ngày đêm Ban đầu có 1,00 g chất sau ngày đêm lại ? A 0,92 g B 0,87 g C 0,78 g D 0,69 g • Dữ kiện sau dùng để trả lời câu hỏi 47,48 222 Tại thời điểm ban đầu người ta có 1,2 g 86 Rn Radon chất phóng xạ có chu kỳ T = 3,8 ngày 222 86 43 Sau khoảng thời gian t = 1,4 T, số nguyên tử A N = 1, 29.1020 B N = 1, 23.1020 44 Độ phóng xạ ban đầu lượng Radon là: 21 A H = 6,868.10 Bq 21 C H = 6, 767.10 Bq Rn lại là: C N = 1, 23.10 21 D N = 1,93.1021 15 B H = 6,873.10 Bq 15 D H = 6, 767.10 Bq PHẢN ỨNG HẠT NHÂN I LÝ THUYẾT VỀ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN Phản ứng hạt nhân + Phản ứng hạt nhân trình dẫn đến biến đổi hạt nhân + Phản ứng hạt nhân thường chia thành hai loại: - Phản ứng tự phân rã hạt nhân không bền vững thành hạt khác: A → B + C - Phản ứng hạt nhân tương tác với nhau, dẫn đến biến đổi chúng thành hạt khác: A+B →C+D Các định luật bảo toàn phản ứng hạt nhân Định luật bảo tồn số nuclơn (số khối A): A1 + A2 = A3 + A4 Định luật bảo tồn điện tích (ngun tử số Z): Z1 + Z2 = Z3 + Z4 Định luật bảo toàn động lượng: hay r r r r r r Pd = Ps hay p A + pB = pC + pD Định luật bảo toàn lượng toàn phần WT = WS WđT + (mA+mB)c2 = WđS + (mC+mD)c2 (WđT ,WđS tổng động hạt nhân trước sau phản ứng) Chú ý: - Năng lượng toàn phần hạt nhân - Liên hệ động lượng động năng: W = mc + mv 2 p2 = 2mWđ hay Wđ = P2 2m Năng lượng phản ứng hạt nhân Gọi W lượng phản ứng hạt nhân ta có W = (m0 – m)c2.Với m0 = mA + mB; m = mC + mD + Nếu m0 > m W > phản ứng tỏa lượng + Nếu m0 < m W < phản ứng thu lượng Từ định luật bảo toàn lượng toàn phần ta suy ra: W = WđS – WđT = WđC + WđD – (WđA + WđB) Hai loại phản ứng hạt nhân tỏa lượng + Phản ứng nhiệt hạch: Hai hạt nhân nhẹ (có số khối A < 10) hiđrô, hêli, … kết hợp với thành hạt nhân nặng Ví dụ: H + H → He + n + Phản ứng phân hạch: Một hạt nhân nặng vỡ thành hai mãnh nhẹ (có khối lượng cỡ) 235 94 140 Ví dụ: n + 92U → 38 Sr + 54 Xe + n II CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Xác định hạt nhân chưa biết, số hạt α,β Phương pháp: Áp dụng định luật bảo tồn điện tích số khối nhớ hạt thường gặp hạt α ( He ); 0 1 hạt β- ( - e ); hạt β+ ( e ), hạt nơ tron n ( n ); hạt prton p ( H ) Bài tập: Đặng Thanh Phú Bài Tìm hạt nhân X phản ứng sau: Bo + Z X → α + Be A T B D C n D p 235 95 139 − Bài Trong phản ứng sau đây: n + 92U → 42 Mo + 57 La + X + β , hạt X A e B p C α D n Bài Urani 238 sau loạt phóng xạ α biến thành hạt nhân chì Phương trình phản ứng 238 206 − 92 U → 82 Pb + x.α + y.β y có giá trị A y = B y = C y = D y = 232 Bài Sau lần phóng xạ α phóng xạ β hạt nhân 90Th biến đổi thành hạt nhân A lần phóng xạ α ; lần phóng xạ β- B lần phóng xạ α ; lần phóng xạ β- C lần phóng xạ α ; lần phóng xạ β- D lần phóng xạ α ; lần phóng xạ β- 19 16 Bài Cho phản ứng hạt nhân F + p → O + X , hạt X là hạt nhân nào sau ? A α B β C β+ D n 37 37 Bài Cho phản ứng hạt nhân : 17 Cl + X → 18 Ar + n hạt X là hạt nhân nào sau ? 10 B D A 11H A C 1T 208 82 Pb ? D He Bài Trong dáy phóng xạ 92 X → 82Y có hạt α và β- được phát ? A α và β B α và β C α và β D α và β 234 206 U Pb Bài Đồng vị 92 sau một chuỗi phóng xạ α và β biến đổi thành 82 Số phóng xạ α và β- chuổi là A phóng xạ α và phóng xạ β B phóng xạ α và phóng xạ βC 10 phóng xạ α và phóng xạ βD 16 phóng xạ α và 12 phóng xạ β226 222 Bài Hạt nhân 88 Ra biến đổi thành hạt nhân 86 Rn phóng xạ A α và β- B β- C α D β+ 235 207 Dạng 2: Tìm lượng tỏa phản ứng phân hạch, nhiệt hạch Phương pháp: Dùng cơng thức tính lượng phản ứng hạt nhân : W = (m0 – m)c2 + Nếu m0 > m W > phản ứng tỏa lượng + Nếu m0 < m W < phản ứng thu lượng Hoặc dùng công thức : W = (∆mC + ∆mD − ∆mA − ∆mB )c W = WlkC + WlkD − WlkA − WlkB W = ε A3 + ε A4 − ε1 A1 − ε A2 W = WđC + WđD – (WđA + WđB) Bài tập: 235 95 139 − Bài 1: n + 92U → 42 Mo + 57 La + n + β phản ứng phân hạch Urani 235 Cho biết mU = 234,99u; mLa = 138,87u; mMo = 94,88u; mn = 1.0087u Cho suất tỏa nhiệt xăng 46.106J/kg.Khối lượng xăng cần dùng để tỏa lượng nhiệt tương đương với phân hạch 1g Urani 235 A 1616kg B.1717kg C 1818kg D 1926kg Bài Cho phản ứng hạt nhân: 12 D + 31T → 24He +X Lấy độ hụt khối hạt nhân T, hạt nhân D, hạt nhân He 0,009106 u; 0,002491 u; 0,030382 u 1u = 931,5 MeV/c Năng lượng tỏa phản ứng xấp xỉ : A 15,017 MeV B 17,498 MeV C 21,076 MeV D 200,025 MeV 234 230 Bài Tìm lượng tỏa hạt nhân 92U phóng xạ tia α tạo thành đồng vị Thôri 90Th Cho nănglượng liên kết riêng hạt α 7,1 MeV, 234U 7,63 MeV, 230Th 7,7 MeV A 10,82 MeV B 13,98 MeV C 11,51 MeV D 17,24 MeV 2 Bài Cho phản ứng hạt nhân sau: D + D → He + n + 3,25MeV Biết độ hụt khối ∆mD = 0,0024u 1u = 931MeV/c2 Năng lượng liên kết hạt nhân He A 7,7188MeV Đặng Thanh Phú B 77,188 MeV C 771,88 MeV D 7,7188 eV Bài Cho phản ứng hạt nhân: H + H → He + n +17,6MeV Tính lượng toả từ phản ứng tổng hợp 2g Hêli A 52,976.1023 MeV B 5,2976.1023 MeV C 2,012.1023 MeV D.2,012.1023 MeV TRẮC NGHIỆM 210 206 Câu Chất phóng xạ 84 Po phát tia α và biến đổi thành 82 Pb Biết khối lượng của các hạt là mPb = 205,9744u; mPo = 209,9828u; mα = 4,0026u Năng lượng tỏa 10g Po phân rã hết là A 2,2.1010 J; B 2,5.1010 J; C 2,7.1010 J; D 2,8.1010 J Câu Cho phản ứng H + H → α + n +17,6MeV Biết số Avogadro là NA = 6,2.1023 Năng lượng tỏa tổng hợp 1g khí Heeli là bao nhiêu? A ∆E = 423,808.103 J B ∆E = 503,272.103 J C ∆E = 423,808.109 J D ∆E = 503,272.109 J Câu Cho phản ứng hạt nhân 17 Cl + p → n + 18 Ar Khối lượng cac hạt nhân là m(Ar) = 36,956889u; m(Cl) = 36,956563u; m(n) = 1,008670u; 1u = 931Mev/c2 Năng lượng mà phản ứng này tỏa hoặc thu vào là bao nhiêu? 37 37 A.Toả 1,60132MeV B Thu vào 1,60132MeV -19 D Thu vào 2,562112.10-19J C Toả 2,562112.10 J Câu Trong phản ứng vỡ hạt nhân U235 lượng trung bình tỏa phân chia một hạt nhân là 200MeV Khi 1kg U235 phân hạch hoàn toàn thì tỏa lượng là A 8,21 1013J; B 4,11 1013J; C 5,25 1013J; D 6,23.1013 J Câu Phản ứng hạt nhân : Li + H → α + α Biết m(Li) = 7,0144u; m(H) = 1,0073u; m(α) = 4,0015u; 1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng tỏa phản ứng là A 7,26MeV; B 17,42MeV; C 12,6MeV; D 17,25MeV Câu Cho phản ứng hạt nhân : D + 2T → H + α Biết m(H) = 1,0073u; m(D) = 2,0136u; m(T) = 3,0149u; m(α) = 4,0015u; 1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng tỏa phản ứng là A 18,35MeV; B 17,6MeV; C 17,25MeV; D 15,5MeV Câu Cho phản ứng hạt nhân : Li + H → α + α Biết m(Li) = 6,0135u; m(D) = 2,0136u; m(α) = 4,0015u; 1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng tỏa phản ứng là A 17,26MeV; B 12,25MeV; C 15,25MeV; D 22,45MeV Câu Cho phản ứng hạt nhân : Li + H → He + He Biết m(Li) = 6,0135u; m(H) = 1,0073u; m(α) = 4,0015u; m(He3) = 3,0096u1u = 931,5MeV/c2 Năng lượng tỏa phản ứng là A 9,04MeV; B 12,25MeV; C 15,25MeV; D 21,2MeV Câu Hạt nhân Titri (T) và Đơterri (D) tham gia phản ứng nhiệt hạch sinh hạt α và hạt notron Cho biết độ hụt khối lượng của T là ∆m(T) = 0,0087u, của hạt nhân ddowterri là ∆m(D) = 0,0024u, của hạt nhân X là ∆m(X) = 0,0305u; 1u = 931MeV/c2 Năng lượng tỏa từ phản ứng là A ∆E = 18,0614MeV B ∆E = 38,7296MeV C ∆E = 18,0614J D ∆E = 38,7296J Câu 10 Trong phản ứng vỡ hạt nhân U235, lượng trung bình tỏa phân chia một hạt nhân là 200MeV Một nhà máy điện nguyên tử dùng nguyên liệu Urani phát công suất 500.000kW, hiệu suất 20% Lượng Urani mà nhà máy tiêu trụ một năm là A 961kg; B 1121kg; C 1352,5kg; D 1421kg Câu 11 Trong một phản ứng tổng hợp Heli : Li + H → He + He Biết m(Li) = 7,0144u; m(H) = 1,0073u; m(He4) = 4,0015u; 1u = 931,5MeV/c2 Nếu tổng hợp Heli từ 1g Liti thì lượng tỏa có thể đun sôi một lượng nước từ 00C là Biết c = 4,19kJ/kg.K A 4,25.105 kg; Đặng Thanh Phú B 5,7 105kg; 4 C 7,25 105kg; D 9,1 105kg Bài Cho phản ứng hạt nhân: α + 13 Al → 15 P + n Khối lượng hạt nhân mα = 4,0015u; mAl = 26,97435u; mP = 29,97005u; mn = 1,008670u, 1u = 931MeV/c2 Năng lượng mà phản ứng tỏa hay thu vào bao nhiêu? 27 30 A Toả 4,28MeV C Toả 4,28.10 -13 B Thu vào 2,72MeV D Thu vào 2,72.10-13 J J Bài Một hạt proton có động Kp = 1,8MeV đập vào hạt nhân Li đứng yên, phản ứng sinh hai hạt α có vận tốc không sinh γ tia Cho mP = 1,0073u; mα = 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931MeV/c2 Phản ứng thu hay tỏa lượng? A Toả 17,4097MeV B Thu vào 17,4097MeV C Toả 2,7855.10-19 J D Thu vào 2,7855.10-19 J Dạng 3: ĐỘNG NĂNG VÀ VẬN TỐC CỦA CÁC HẠT Phương pháp: Áp dụng định luật bảo toàn lượng toàn phần: WT = WS - W = WđS – WđT = WđC + WđD – (WđA + WđB) (WđT ,WđS tổng động hạt nhân trước sau phản ứng) r r r r r r - Định luật bảo toàn động lượng: p1 + p2 = p3 + p4 với p = mv - Liên hệ động lượng động năng: p2 = 2mWđ hay Wđ = P2 2m Bài tập Bài Dùng hạt proton có động Kp = 2,69MeV bắn vào hạt nhân Liti đứng yên thu α hạt có động Cho mp = 1,0073u; mLi = 7,0144u; mα = 4,0015u; 1u = 931MeV/c2 Tính động vận tốc hạt α tạo thành A 9,755 MeV ; 3,2.107m/s B.10,05 MeV ; 2,2 107m/s C 10,05 MeV ; 3,2 107 m/s D 9,755.107 ; 2,2 107m/s 230 226 Bài Cho phản ứng hạt nhân: 90Th→ 88 Ra + He + 4,91MeV Tính động hạt Ra Biết ban đầu hạt Th đứng yên Lấy khối lượng gần hạt nhân đơn vị u gần số khối chúng 226 Bài Hạt đứng 88 Ra yên phân rã thành hạt α hạt nhân X (không kèm theo tia γ) Biết lượng mà phản ứng tỏa 3,6MeV khối lượng hạt nhân gần số khối chúng Tính động hạt α hạt nhân X Bài Dùng proton có động K p = 5,5meV bắn vào hạt nhân 8Be đứng yên Phản ứng tạo hạt nhân X hạt α Hạt α bay theo phương vng góc với phương tới hạt proton có động 4MeV Tính động của hạt nhân X lượng tỏa phản ứng Lấy khối lượng hạt nhân gần số khối chúng Bài Cho proton có động 1,46MeV bắn phá hạt nhân Li đứng yên, phản ứng sinh hai hạt α có động Xác định góc hợp hai hạt α sau phản ứng biết m p = 1,0073u; mLi = 7,0142u; mα = 4,0015u 1u = 931,5MeV/c2 210 Bài Hạt nhân 84 Po đứng yên, phóng xạ α chuyển thành hạt nhân X Chu kì bán rã Po t =138 ngày Mẫu Po nguyên chất ban đầu có m0 = 2g a Viết phương trình phóng xạ Tính thể tích khí khí He sinh đkc sau 276 ngày b Tính lượng phản ứng tỏa lượng chất phóng xạ hết c Tính động hạt α Cho mPo = 209,9828u ; mα= 4,0015u ; mX = 205,9744u 210 Bài Hạt nhân 84 Po đứng yên, phóng xạ α chuyển thành hạt nhân ZA Pb có kèm theo hạt photon Chu kì bán rã Po t =138 ngày a Viết pt phản ứng, tìm A, Z b Biết Kα = 6,18MeV Tính động hạt nhân Pb Đặng Thanh Phú 10 c Tính bước sóng xạ Cho mPo = 209,9828u; mHe = 4,0015u; mPb = 205,9744u; 1u = 931MeV/c2 TRẮC NGHIỆM 210 206 Câu Chất phóng xạ 84 Po phát tia α và biến đổi thành chì 82 Pb Biết khối lượng các hạt là mPo = 209,9828u, mα = 4,0026u, mPb = 205,9744u Giả sử hạt nhân mẹ ban đầu đứng yên phân rã không phát tia α động hạt nhân A 0,1MeV; B 0,1MeV; C 0,1MeV; D 0,2MeV 27 Câu Hạt α có động Kα = 3,1MeV đập vào hạt nhân nhôm gây phản ứng α+ 13 Al→ 30 15 P + n , khối lượng hạt nhân mα = 4,0015u, mAl = 26,97435u, mP = 29,97005u, mn = 1,008670u, 1u = 931Mev/c Giả sử hai hạt sinh có vận tốc Động hạt n A Kn = 8,8716MeV B Kn = 8,9367MeV C Kn = 9,2367MeV D Kn = 10,4699MeV Câu Cho hạt prơtơn có động Kp = 1,8MeV bắn vào hạt nhân 73 Li đứng yên, sinh hai hạt α có độ lớn vận tốc không sinh tia γ nhiệt Cho biết: mP = 1,0073u; mα = 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931MeV/c = 1,66.10-27 kg Động hạt sinh bao nhiêu? A Kα = 8,70485MeV B Kα = 9,60485MeV C Kα = 0,90000MeV D Kα = 7,80485MeV Câu Cho hạt prơtơn có động Kp = 1,8MeV bắn vào hạt nhân 73 Li đứng yên, sinh hai hạt α có độ lớn vận tớc khơng sinh tia γ nhiệt Cho biết: mP = 1,0073u; mα = 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931MeV/c = 1,66.10-27 kg Độ lớn vận tốc hạt sinh là: A vα = 2,18734615m/s B vα = 15207118,6m/s C vα = 21506212,4m/s D vα = 30414377,3m/s Câu Cho hạt prơtơn có động Kp = 1,8MeV bắn vào hạt nhân 73 Li đứng yên, sinh hai hạt α có độ lớn vận tớc không sinh tia γ nhiệt Cho biết: mP = 1,0073u; mα = 4,0015u; mLi = 7,0144u; 1u = 931MeV/c = 1,66.10-27 kg Góc giữa vận tốc cảu các hạt là bao nhiêu? A 83045’; B 167030’; C 88015’ D 1780 30’ Câu 6(CĐ-2011) : Dùng hạt α bắn phá hạt nhân nitơ đứng yên thu hạt proton hạt nhân ơxi 14 17 theo phản ứng α+ N→ O + p Biết khối lượng các hạt phản ứng là m α = 4,0015u mN = 13, 9992 u; mO = 16, 9947 u; mp= 1,0073 u Nếu bỏ qua động hạt sinh động tối thiểu hạt α A 1,503 MeV B 29,069 MeV C 1,211 MeV D 3,007 MeV DẠNG 5: XÁC ĐỊNH TUỔI CỔ VẬT Từ m = m0.e-λt; N = N0.e-λt ta suy : t = 210 84 m N T T m N ln = ln hoặc t = ln = ln ln m ln N λ m λ N BÀI TẬP Po nguyên chất có khối lượng 2g, chất phóng xạ này phát hạt α và biến thành Bài : Lúc đầu một mẫu Ploni hạt nhân X a) Viết pt phản ứng, xác định X b) Tại thời điểm khảo sát, người ta biết được tỉ số khối lượng giữa X và Po còn lại mãu là 0,6 Tính tuổi của mẫu vật Cho biết chu kì bán rã của Poloni là T = 138 ngày Bài : Độ phóng xạ của một tượng gỗ bằng 0,8 lần độ phóng xạ của mẫu gỗ cùng loại vừa mới chặt Biết chu kì bán rã của 14C là 5600 năm Tuổi của tượng gỗ đó là A 1900 năm B 2016 năm C 1802 năm D 1890 năm Bài : Chất phóng xạ Urani 238 sau một loạt phóng xạ α và β thì biến thành chì 206 Chu kì bán rã của sự biến đổi tổng hợp này là 4,6.109 năm Giả sử ban đầu một loại đá chỉ chứa Urani không chứa chì Nếu hiện tỉ lệ các khối lượng của Urani và chì đá là mU = 37 thì tuổi của đá là ? mPb Bài : Tính tuổi của một tượng gỗ, biết rằng độ phóng xạ của 14C tượng băng 0,707 lần độ phóng xạ khúc gỗ có cùng khối lượng vừa mới chặt Biết chu kì bán rã của 14C là 5600 năm TRẮC NGHIỆM Đặng Thanh Phú 11 Câu Trong quặng Urani tự nhiên gồm hai đồng vị U238 U235 U235 chiếm tỉ lệ 7,143% Giả sử lúc đầu Trái Đất hình thành tỉ lệ hai đồng vị 1:1 Xác định tuổi trái đất chu kì bán rã U238 T1 = 4,5.109 năm, U235 T2 = 0,713.109 năm A 6,04 tỉ năm B 6,04 triệu năm C 604 tỉ năm D 60,4 tỉ năm Câu Đo độ phóng xạ mẫu tượng cổ gỗ khối lượng M 8Bq Đo độ phóng xạ mẫu gỗ khối lưọng 1,5M chặt 15 Bq Xác định tuổi tượng cổ Biết chu kì bán rã C14 T= 5600 năm A 1800 năm B 2600 năm C 5400 năm D 5600 năm Câu Có hai mẫu chất phóng xạ A B thuộc chất có chu kỳ bán rã T = 138,2 ngày có khối lượng ban đầu Tại thời điểm quan sát , tỉ số số hạt nhân hai mẫu chất NB = 2, 72 Tuổi mẫu A nhiều NA mẫu B A 199,8 ngày B 199,5 ngày C 190,4 ngày D 189,8 ngày Câu Đồng vị phóng xạ có chu kì bán rã 14,3 ngày tạo thành lò phản ứng hạt nhân với tốc độ không đổi q = 2,7.109 hạt/s Hỏi kể từ lúc bắt đầu tạo thành P32, sau tốc độ tạo thành hạt nhân hạt nhân đạt giá trị N= 109 hạt/s (hạt nhân không phóng xạ) A 9,5 ngày * Poloni 6,02.10 23 210 84 B 5,9 ngày C 3,9 ngày D Một giá trị khác Po phóng xạ α biến thành hạt nhân Pb với chu kỳ bán rã 138 ngày Lúc đầu có 1g Po cho NA= hạt Trả lời câu 5,6, Câu Tìm t̉i mẫu chất biết thời điểm khảo sát tỉ số khối lượng Pb Po 0,6 A 95 ngày B 110 ngày C 85 ngày D 105 ngày Câu Sau năm thể tích khí He giải phóng ĐKTC A 95cm3 B 103,94 cm3 C 115 cm3 D.112,6 cm3 14 Câu ( ĐH- CĐ-2010) Biết đồng vị phóng xạ C có chu kì bán rã 5730 năm Giả sử mẫu gỗ cổ có độ phóng xạ 200 phân rã/phút mẫu gỗ khác loại, khối lượng với mẫu gỗ cổ đó, lấy từ chặt, có độ phóng xạ 1600 phân rã/phút Tuổi mẫu gỗ cổ cho A 1910 năm B 2865 năm C 11460 năm D 17190 năm Câu Để đo chu kì bán rã chất phóng xạ ß - người ta dùng máy đếm electron Kể từ thời điểm t=0 đến t 1= máy đếm ghi N1 phân rã Đến thời điểm t2 = máy đếm N2 phân rã, với N2 = 2,3N1 Tìm chu kì bán rã A 3,31 B 4,71 C 14,92 D 3,95 Câu Để đo chu kỳ bán rã chất phóng xạ, người ta dùng máy đếm xung Ban đầu phút máy đếm 14 xung, sau đo lần thứ nhất, máy đếm 10 xung phút Tính chu kỳ bán rã chất phóng xạ Lấy =1,4 A B 4giờ C 4,92 D 3,95 Câu 10 Để xác định chu kỳ bán rã T đồng vị phóng xạ, người ta thường đo khối lượng đồng vị phóng xạ mẫu chất khác ngày thơng số đo 8µg 2µg.Tìm chu kỳ bán rã T đồng vị đó? A ngày B ngày C ngày D ngày 210 206 Câu 11 (ĐH-2011): Chất phóng xạ pơlơni 84 Po phát tia α biến đổi thành chì 82 Pb Cho chu kì 210 84 Po 138 ngày Ban đầu (t = 0) có mẫu pôlôni chuyên chất Tại thời điểm t 1, tỉ số số hạt nhân pôlôni số hạt nhân chì mẫu Tại thời điểm t2 = t1 + 276 ngày, tỉ số số hạt nhân pơlơni số hạt nhân chì mẫu A B 16 C 15 D 25 Câu 12 Giả sử ban đầu có mẫu phóng xạ X nguyên chất, có chu kỳ bán rã T biến thành hạt nhân bền Y Tại thời điểm t1 tỉ lệ hạt nhân Y hạt nhân X k Tại thời điểm t2 = t1 + 2T tỉ lệ A k + B 4k/3 C 4k+3 D 4k Đặng Thanh Phú 12 HD câu 2: gọi H’ là độ phóng xạ của 1,5M khối gỗ cổ Vì H = λN = λ m N A suy H tỉ lệ với m A −t Do đó : H’ = 1,5H = 12Bq Dùng H = H T suy t Đặng Thanh Phú 13